شتاب دهنده ها:
شتاب دهنده ها از جمله موادی هستند که در طی فرایند پلیمریزاسیون یک پلیمر بکار می روند. وظیفه اصلی شتاب دهنده ها کمک به انجام سنتز لاستیک در طی فرایند پخت است که به آن پخت گوگردی نیز می گویند.
شتاب دهنده های پلیمری برای تولید انواع لاستیک از قبیل: ایزوپرن، استایرن، بوتادین و NBR مورد استفاده قرار می گیرد.
مزایای استفاده از شتاب دهنده ها:
1- جلوگیری از ایجاد گرد و غبار حین فرآیند
2- صرفه جویی در مصرف مواد اولیه
3- عدم آسیب به محیط زیست
4- کیفیت خوب شتاب دهنده سبب افزایش کیفیت بازدهی و عملکرد فرآیند تولید مواد لاستیک می شود.
5- سرعت بخشیدن به فرآیند پخت
معایب استفاده بیش از حد از شتاب دهنده ها:
1- سبب فرسودگی در محصول می شود.
2- در صورت استفاده بیش از حد از گوگرد و شتاب دهنده، خواص لاستیک کاهش می یابد و محصول به سمت پلاستیکی شدن می رود.
انواع شتاب دهنده ها:
1- شتاب دهنده اولیه: این دسته از شتاب دهنده ها، معمولا زمان سوختن طولانی دارند و در مرحله اصلی ولکانیزه شدن سریع پخت می شوند.
2- شتاب دهنده ثانویه: اثر هم افزایی بر پخت دارند و در غلظت پایین تر استفاده می شوند.
انواع شتاب دهنده های اولیه:
1- سولفنامید (Sulfonamides): یکی از شتاب دهنده های اولیه بسیار محبوب هستند. آنها را می توان با واکنش 2- مرکاپتوبنزوتیازول با آمین های ساده مانند سیکلو هیلامین (cycloheylamine) یا ترت بوتیلامین (Tert-butylamine) سنتز کرد.
این مواد اغلب در ترکیب با مقادیر کمی از شتاب دهنده های ثانویه پایه مانند: دی فنیل گوانیدین (DPG)، دیورتوتولیل گوانیدین (DOTG) یا تترمتیل تیورام مونو یا دی سولفید (TMTM,TMTD) استفاده می شوند.
این شتاب دهنده های کمکی سرعت پخت را افزایش می دهند اما ایمنی سوختگی پلیمر را نیز کاهش می دهند. یکی از مشکلات سولفنامیدها پایداری محدود آنها در انبارش است.
سولفنامیدها در معرض رطوبت و گرمای زیاد تجزیه می شوند و بنابراین باید در یک محیط خنک و خشک نگهداری شوند.
از انواع سولفنامیدها می توان به موارد زیر اشاره کرد:
N- yclohexyl-2-benzothiazyl sulfonamide (CBS)
N- tert- butyl benzothiazyl sulfonamide (TBBS)
2- تیازول ها (Thiazoles): پر کاربرد ترین شتاب دهنده ولکانیزاسیون اولیه هستند که امکان پخت در دمای بالا را فراهم می کنند و برای طیف وسیعی از محصولات لاستیکی مصرف می شوند.
تیازول ها توسط اکسید روی (Zinc oxide) اسید استئاریک (Stearic acid) فعال می شوند و برای افزایش سرعت پخت با مقادیر کمی از شتاب دهنده های ثانویه مثل دی فنیل گوانیدین (DPG) و دیور توتولیل گوانیدین (DOTG) ترکیب می شوند.
متداول ترین تیازول ها شامل:
• 2-بنزوتیازول دی سولفید (MBTS)
• 2- مرکاپتو بنزوتیازول (MBT)
• نمک روی مرکاپتو بنزوتیازول (ZMBT)
انواع شتاب دهنده های ثانویه:
1- تیورام ها (Thiurams): شتاب دهنده های سریع و موثری هستند و برای همه لاستیک های غیر اشباع رایج مثل BR,SBR,IR,NR,NBR می توان استفاده کرد. این ترکیبات نه تنها به عنوان تسریع کننده عمل می کنند بلکه به عنوان اهدا کننده (یعنی امکان پخت بدون گوگرد) نیز موثر هستند. همچنین این ترکیبات در سیستم هایی با مقدار گوگرد کم و یا بدون حضور گوگرد و برای لاستیک های غیر اشباعی مثل IIR و EPDM استفاده می شوند. سه تیورام رایج در صنعت عبارتند از:
• تترا متیل تیورام مونوسولفید (TMTM)
• تترا متیل تیورام دی سولفید (TMTD)
• دی پنتا متیلین تیورام تترا سولفید (DPTT)
مزایای استفاده از تیورام: محصولات لاستیکی پخت شده با این مواد پخت، دارای مقاومت بالا در برابر حرارت و بخار آب هستند. با این حال مواد پخت گران تری هستند.
2- گوانیدین ها (Guanidine): محصولات تراکمی آمین های معطر (آنیلین) و کربن دی سولفید هستند. دو گوانیدین مورد استفاده در مقیاس تجاری عبارتند از:
• دی فنیل گوانیدین (DPG)
• N’-N- دیور توتولیل گوانیدین (DOTG)
هر دو این گوانیدین ها به تنهایی سرعت پخت پایینی دارند و برای فعال شدن نیاز به استفاده از اکسید روی (Zinc oxide) دارند. این دسته از شتاب دهنده ها انتخاب خوبی برای محصولات لاستیکی با دیواره ضخیم هستند و اغلب به عنوان شتاب دهنده ثانویه در ترکیب با تیازول ها استفاده می شوند و برای پخت محصولات لاستیکی استفاده می شوند.
مزایای ولکانیزاسیون در حضور گوانید ها: خواص فیزیکی و مکانیکی خوب مانند مدول بالا به لاستیک می دهد. با این حال، برای محصولات با رنگ روشن توصیه نمی شود چون سبب تغییر رنگ محصول به رنگ قهوه ای می شود.
3-دی تیو کاربامات ها(Dithiocarbamates): این ترکیبات شتاب دهنده های فوق سریع هستند که برای فعال سازی نیاز به آغازگرهایی مانند اکسید روی/ اسید چرب دارند. سه مورد بسیار رایج از این ترکیبات عبارتند از:
dimethyl- dithiocarbamate (ZDMC)
diethyl- dithiocarbamate (ZDEC)
diburyl- dithiocarbamate (ZDBC)
هر سه این ترکیبات دارای واکنش پذیری مشابه ای هستند.
دی تیوکاربامات ها انتخاب خوبی برای پخت در دمای پایین و پخت در حضور مقدار کمتری گوگرد می باشند. همچنین این ترکیبات به عنوان شتاب دهنده ثانویه سریع برای پخت محصولات لاستیکی سفید و یا شفاف بکار می روند.
منابع:
.Britannica, T. Editors of Encyclopaedia (2021, October 31). accelerator. Encyclopedia Britannica
Kolesnikov, A. A. (2006). Use of electron accelerators in polymer composite material production technology. Fibre Chemistry, 38(4), 337–344. https://doi.org/10.1007/s10692-006-0087-z
Jewell, R. (2007). Sulfenamide. XPharm: The Comprehensive Pharmacology Reference, 1–4. https://doi.org/10.1016/B978-008055232-3.62697-2